Каскады предварительного усиления. Расчет каскада с общим эмиттером. Принципиальные схемы каскадов, страница 2

Расчет каскада (Рис.5.1,а) начинается с выбора транзистора, для чего предварительно определяются необходимые его параметры. К ним относятся коэффициент передачи тока базы H_21,  величина которого должна быть не менее 1.0 ‚ 1.2 К_о и предельная частота усиления f_т, значение которой выбирается из соотношения

Рис.5.1. Принципиальные схемы каскадов: 

а) с общим эмиттером; б) с общим истоком. 

Если в задании приведено напряжение источника питания, то дополнительно при выборе транзистора учитывается допустимое напряжение между электродами, которое должно быть не менее U_кдоп ‡ 1.2 Е_о.

Далее из соответствующих справочников по полупроводниковым приборам выбирается конкретный тип транзистора, для которого выписываются используемые в дальнейших расчетах параметры:

коэффициент передачи тока базы H_21; объемное сопротивление базы r’_б; емкости коллекторного и эмиттерного переходов С_к и С_э; входное сопротивление H_11; предельные энергетические параметры U_кдоп и I_кдоп; обратный (неуправляемый ) ток коллектора I_кбо;

Непосредственный расчет каскада может производиться в следующей последовательности.

1. Из формулы 3.1, определяющей номинальный коэффициент усиления каскада К_о, находится необходимое для его обеспечения сопротивление резистора в цепи коллектора R_к

К ⋅ R

                                                                       R_к = _SR^о _{− К}^н                                           (5.7) н о

Поскольку резистор в цепи коллектора R_к также определяет и уровень высокочастотных искажений, то в усилительных каскадах с достаточно большой высшей частотой усиления (Fв > 1 МГц) требуется найти его значение, обеспечивающее требуемый уровень. Решая формулы 3.7. и 3.9. относительно приведенного сопротивления в цепи коллектора R’_к, находится его значение из полученного соотношения

2pF

R'к = С' +С ,     (5.8) к н

а затем и необходимое сопротивление резистора R_к 

R' ⋅R

                                        Rk = R k− Rн'  .

                                                                        н       k

Значение постоянной времени транзистора t в формуле 5.6 определяется по соотношениям  2.7 или 2.9, а может быть и найдено по значениям предельной или граничной частоте усиления транзистора

H ²¹     1          .                           (5.9) t ⁼⁼

                                                                       2p F           2p HFb         21

t  

Если полученное значение сопротивления резистора R_к, определяющее М_в, много меньше сопротивления R_к, необходимого для обеспечения К_о, то в расчетах принимается первое, что приведет к необходимости увеличения числа каскадов для достижения необходимого усиления или выбирается более высокочастотный транзистор, или решается вопрос о применении высокочастотной коррекции.

2.  Определяется необходимое для каскада напряжение питания  Е_о из соотношения

                                                        2⋅ (U_mвых + U_ост) ≤ Е_о ≤ 0.8 U_кдоп.                       (5.10)

3.  Определяются напряжение на коллекторе U_ко и  ток коллектора I_ко, соответствующие координатам рабочей точки, для чего предварительно находится амплитуда тока коллектора

U

                                                         Ikm = ^выхR' ^m .                                                     (5.11)

k

Ток в рабочей точке I_ко должен превышать амплитуду тока коллектора

I_km на 20 ÷ 50%, а напряжение в ней должно лежать в пределах

                                                        U_km + U _ост ≤ U_ко ≤ 0.5 Е_о.                                  (5.12)